JP6344920B2

JP6344920B2 - 撮像装置

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Publication number: JP6344920B2
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Inventors: 山本　英明; 英明山本
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Description

本発明は、撮像装置の焦点検出装置に関し、特により広範囲での焦点検出を可能にする技術に関する。

デジタルカメラやビデオカメラに代表される撮像装置の普及に伴って、撮像装置には高品位化および小型化がますます要求されるようになってきている。特に、撮像装置の撮像レンズの焦点状態を検出する焦点検出装置には、広視野化および小型化が望まれている。TTL(Through The Lens)位相差方式の焦点検出装置では、撮像レンズの射出瞳を複数の領域に分割し、各領域を通過した光束が形成する複数の光学像の相対的な位置関係から撮像レンズの焦点状態を検出する。

前記焦点検出装置では、焦点状態に関わる情報を検出する光電変換素子が、撮影領域の広範囲な光を検出する。これにより広範囲に亘る焦点検出が可能となる。光電変換素子上における光学像の大きさは、焦点検出光学系に入射する光束を制限する視野マスクの大きさと、光電変換素子上に光学像を形成する二次結像レンズの倍率によって決定される。視野マスクが大きく、且つ二次結像倍率が小さい焦点検出光学系では、光電変換素子が撮影領域の光を広範囲に検出可能である。しかし、焦点検出光学系において広範囲の光束を光電変換素子に導くための光学素子やその筺体が大きくなると、焦点検出装置の大型化を招く可能性がある。また、二次結像レンズの倍率を小さくした場合、デフォーカスに対する光電変換素子面上での被写体像の相対的な位置関係の変動に対して焦点検出装置が鈍感になり、焦点検出精度が低下する。焦点検出装置の小型化には、光電変換素子上に形成される、対をなす光学像同士の距離を短くする方法が用いられる（特許文献１参照）。しかし、隣接する光学像同士が重なり合うと、隣接する光学像がノイズとなるために焦点検出精度が低下する。
以上のように、「広視野」、「高精度」、「小型」という３つの要素については、原理上トレードオフの関係にあり、３要素のバランスが取れた焦点検出装置が求められる。

特開２００６−３２２９７０号公報

特許文献１に開示の焦点検出装置では、視野マスクの形状を、光電変換素子上で光学像同士が重なる領域が生じないように設計にし、尚且つ光学像同士が近い領域には撮像領域を設けないことで広視野化と小型化を両立させている。しかし、光学像同士の距離を短くすることで、デフォーカスに対する光電変換素子面上での被写体像の相対的な位置関係の変動に対して焦点検出装置が鈍感になるため、検出精度の低下を招く可能性がある。
本発明は、検出精度の低下や大型化を回避しつつ、広視野での焦点検出が可能な焦点検出装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一実施形態に係る装置は、結像光学系の射出瞳の異なる領域を通過して分割された複数の光束を光学部材により結像させた第１および第２の光学像をそれぞれ光電変換して、前記結像光学系の焦点検出を行う焦点検出装置を備える撮像装置であって、前記焦点検出装置は、結像される前記第１および第２の光学像の外形を決定する視野マスクと、前記第１および第２の光学像をそれぞれ検出する複数対の焦点検出領域を有する焦点検出素子と、前記複数対の焦点検出領域における有効範囲の位置を示すデータを調整値として、対応する複数の記憶領域にそれぞれ記憶する記憶手段と、前記記憶手段から取得した前記調整値を用いて、前記複数対の焦点検出領域の有効範囲にて前記焦点検出素子が検出した信号から前記結像光学系の焦点状態を検出して焦点調節を制御する制御手段と、を備える。前記焦点検出素子は前記複数対の焦点検出領域について、前記第１の光学像を検出する第１の焦点検出領域および前記第２の光学像を検出する第２の焦点検出領域をそれぞれ有し、前記第１の焦点検出領域にて前記第２の焦点検出領域の側に位置する終端画素および前記第２の焦点検出領域にて前記第１の焦点検出領域の側に位置する終端画素は、前記第１の光学像と前記第２の光学像とが重なった重複領域に配置されている。

本発明によれば、精度低下や大型化を回避しつつ、広視野での焦点検出を行うことができる。

本発明の実施形態に共通する撮像装置１の構成例を概略的に示す図である。本発明の実施形態に係る撮像レンズ１０、予定結像面１１、焦点検出装置１００の位置関係を示す概略構成図である。本発明の実施形態に係る焦点検出装置１００の詳細図（Ａ）、および視野マスク１１０を示す概略平面図（Ｂ）である。本発明の第１実施形態に係る焦点検出領域１１４Ａ，１１４Ｂと光学像１１５Ａ，１１５Ｂとの位置関係を示す概略平面図である。本発明の第１および第２実施形態に係る光学像１１５Ａ，１１５Ｂにおける被写体像１２５，１２６の位置関係を示す概略平面図である。本発明の第１から第３実施形態に係る焦点検出領域１１４Ａ，１１４Ｂの詳細を示す平面図である。本発明の第２実施形態に係る焦点検出領域１１４Ａ，１１４Ｂと光学像１１５Ａ，１１５Ｂとの位置関係を示す概略平面図である。本発明の第３実施形態に係る焦点検出領域１１４Ａ，１１４Ｂと光学像１１５Ａ，１１５Ｂとの位置関係を示す概略平面図である。本発明の第４実施形態に係る複数対の焦点検出領域と光学像の位置関係を示す概略平面図である。

以下に本発明の各実施形態について、添付図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る焦点検出装置１００を備える撮像装置１について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る撮像装置１の概略構成図である。
撮像装置１は、例えば一眼レフカメラであり、撮像レンズ１０およびカメラ本体部を備える。カメラ本体部は、図示しないマウント部を介して、撮像レンズ１０を装着できるように構成されている。撮像レンズ１０は被写体を撮像する交換型のレンズ装置であり、図示しない焦点調節用レンズ（以下、フォーカスレンズという）を含む結像光学系を備える。撮像レンズ１０では、カメラ本体部内の制御部８０によって結像光学系の可動光学部材が駆動制御される。例えば、焦点検出装置１００による焦点検出処理の結果に応じて、フォーカスレンズが駆動制御されることで、結像光学系の焦点状態が調整される。撮像レンズ１０は、レンズ鏡筒ＬＢによって結像光学系の光軸ＯＡの方向に移動可能に保持される。なお、撮像レンズ１０とカメラ本体部とは別体の構成部であり、ユーザは撮像レンズ１０をカメラ本体部から取り外すことができる。よって撮像レンズ１０はカメラ本体部の構成要素ではないが、焦点検出装置１００が焦点検出を行う際にはカメラ本体部への装着が必須となるので、以下では撮像装置１の構成要素として扱う。

カメラ本体部は、主ミラー２０、ファインダー光学系３０、サブミラー４０を備える。主ミラー２０は、半透過性を有するハーフミラー、又は一部にハーフミラー面を有する可動ミラーとして構成される。主ミラー２０は、撮像レンズ１０を通過した光の一部を反射し、その反射光を光軸ＯＡ２に沿ってファインダー光学系３０に導く。撮像レンズ１０を通過した光の一部は主ミラー２０を透過し、その透過光は光軸ＯＡに沿ってサブミラー４０に導かれる。

ファインダー光学系３０は、ユーザが被写体を観察するための光学系である。換言すれば、ファインダー光学系３０は、撮像される被写体像と等価な観察用の画像をユーザに提示する。ファインダー光学系３０は、焦点板３２と、ペンタプリズム３４と、接眼レンズ３６を備える。主ミラー２０で反射してから光軸ＯＡ２に沿って進行する光は、焦点板３２の近傍に集光される。焦点板３２はマット面およびフレネル面を有しており、その面上にはファインダー視野が形成される。焦点板３２は、さらに被写体光を拡散してペンタプリズム３４に射出する。光路変換素子であるペンタプリズム３４は、焦点板３２で拡散された光を複数の面で反射して接眼レンズ３６へ導く。接眼レンズ３６は、アイピースとも呼ばれる。ユーザは接眼レンズ３６を通して、焦点板３２上に形成されたファインダー視野を観察可能である。

サブミラー４０は、主ミラー２０に対して光軸ＯＡの後方（撮像面側）に配置される。サブミラー４０は、主ミラー２０を透過した光（透過光）を反射し、その反射光を光軸ＯＡ１に沿って焦点検出装置１００へ導く。光軸ＯＡ１は、サブミラー４０によって光軸ＯＡから偏向された光軸である。サブミラー４０は、光軸ＯＡに沿う撮像光路上への挿脱が可能な可動光学部材である。サブミラー４０は、ファインダーによる観察時に撮像光路（光軸ＯＡ）上の所定の位置に配置され、また、撮像時には撮像光路外に退避される。

撮像センサ５０は、複数の画素が規則的に配列された画素配列を有する撮像素子である。撮像センサ５０は、撮像レンズ１０の結像光学系により結像される光学像、つまり撮像面に形成される被写体像を光電変換して画像信号を出力する。撮像センサ５０は、例えば、受光面の光像を画素ごとに光電変換し、その受光量に応じた電荷をそれぞれ蓄積して、かかる電荷を読み出すタイプのエリア（２次元）センサとして構成される。例えば、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）イメージセンサや、ＣＣＤ（電荷結合素子）イメージセンサ等が使用される。なお、撮像センサ５０の出力信号は、図示しない画像処理回路にて所定の処理が施されて画像データとなり、記録用の画像データに変換される。変換された画像データは、半導体メモリ、光学式ディスク、磁気テープ等の記録媒体に記録される。

制御部８０は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）を備え、その記憶部に各種データを保持している。例えば、後述する焦点検出装置１００内の焦点検出素子１１４が有する焦点検出領域１１４Ａ，１１４Ｂの有効範囲を示すデータを調整値として記憶部が保持している。また、制御部８０は記憶部から取得した調整値に基づいて、撮像レンズ１０の焦点状態を検出する焦点検出部としての機能を有する。なお、本実施形態では、制御部８０が内部に記憶部を有するが、外部記憶装置を使用してもよい。

焦点検出装置１００は、TTL位相差方式により、撮像レンズ１０の焦点状態を検出する。焦点検出装置１００は、撮像レンズ１０の異なる射出瞳を通過した後にサブミラー４０で反射した光束を複数に分割し、分割された光束により形成される複数の像について、相対的な位置関係に応じて撮像レンズ１０の焦点状態を検出する。すなわち、複数の対をなす像を検出素子によって光電変換して得られる信号に基づいて、撮像レンズ１０の焦点状態を検出することができる。焦点検出装置１００は、焦点状態の検出情報を有する焦点検出信号を制御部８０に出力する。

図２は、本実施形態に係る撮像レンズ１０、予定結像面１１、焦点検出装置１００の位置関係を概略的に示す構成図である。図２では、光軸ＯＡ、およびサブミラー４０の反射光軸ＯＡ１を直線状に表した状態で、撮像レンズ１０とその予定結像面１１、および焦点検出装置１００の位置関係を示す。予定結像面１１は、撮像センサ５０の受光面に対応する光学的に等価な像面である。カメラ本体部のレイアウト上、焦点検出装置１００は、予定結像面１１の後方（サブミラー４０から離れる方向）に配置されることが一般的である。

図３（Ａ）は、本実施形態に係る焦点検出装置１００の構成を示す詳細図である。焦点検出装置１００は、前側（図３（Ａ）の左側）から順に、光軸ＯＡ１に沿って、視野マスク１１０、フィールドレンズ１１１、多孔絞り１１２、再結像レンズユニット１１３、および焦点検出素子（センサ）１１４を含む。光電変換素子を用いた焦点検出素子１１４は、例えばＣＭＯＳセンサである。

図３（Ｂ）は、焦点検出装置１００における視野マスク１１０を示す概略平面図である。視野マスク１１０は、その中央に矩形状の開口部１１０ａを有しており、撮像レンズ１０を通過した光束を制限する。図２に示すように、焦点検出装置１００は、撮像レンズ１０の予定結像面１１の後方（図２では右方）に配置されている。このため、視野マスク１１０についても予定結像面１１の後方に配置されている。よって、焦点検出素子１１４上に形成される光学像（視野マスクの投影像）の外形は、暈け領域を有することになる。
フィールドレンズ１１１は、視野マスク１１０に対して光軸ＯＡ１の後方に配置される。フィールドレンズ１１１は、視野マスク１１０の開口部１１０ａに対応したレンズ部を有する。多孔絞り１１２は薄板で構成され、フィールドレンズ１１１に対して光軸ＯＡ１の後方（図３（Ａ）の右方）に配置され、再結像レンズユニット１１３と隣接して配置される。

再結像レンズユニット１１３は多孔絞り１１２が有する複数対の開口部に対応する複数のレンズ部１１３Ａ，１１３Ｂを有する。再結像レンズユニット１１３は、撮像レンズ１０によって結像された予定結像面上の被写体像を、焦点検出素子１１４の複数対の素子配列の上に形成する。焦点検出素子１１４は、再結像レンズユニット１１３よりも光軸ＯＡ１の後方に配置される。各対の素子配列において、後述のように複数の検出素子が所定の方向に配列されている。

図４は、本実施形態に係る焦点検出領域１１４Ａ，１１４Ｂと、光学像１１５Ａ，１１５Ｂとの位置関係を示す概略平面図である。焦点検出領域１１４Ａ，１１４Ｂは、撮像レンズ１０を通過した光束の分割方向に沿って延在する。光学像１１５Ａは、図３（Ａ）に示す再結像レンズ部１１３Ａを透過した光学像であり、光学像１１５Ｂは再結像レンズ部１１３Ｂを透過した光学像である。なお、焦点検出領域１１４Ａを第１の焦点検出領域とし、焦点検出領域１１４Ｂを第２の焦点検出領域とする。また、光学像１１５Ａを第１の光学像とし、光学像１１５Ｂを第２の光学像とする。

図５は、本実施形態に係る光学像１１５Ａ，１１５Ｂにおける被写体像１２５，１２６の位置関係を示す概略平面図である。図５の点Ｐ１１５Ａは光学像１１５Ａの中心を示し、点Ｐ１１５Ｂは光学像１１５Ｂの中心を示す。また点Ｐ１２５は被写体像１２５の中心を示し、点Ｐ１２６は被写体像１２６の中心を示す。点Ｐ１２５と点Ｐ１２６との間隔１２７は、合焦状態での被写体像同士の間隔に相当する。
図２および図３（Ａ）に示すように、視野マスク１１０が撮像レンズ１０の予定結像面１１の後方に配置されている場合、光学像１１５Ａ内における被写体像１２５は、光学像１１５Ａの中心よりも光学像１１５Ｂ側に結像する。また、光学像１１５Ｂ内における被写体像１２６は、光学像１１５Ｂの中心よりも光学像１１５Ａ側に結像する。つまり、図４に示すように、焦点検出領域１１４Ａを光学像１１５Ａの中心よりも光学像１１５Ｂ側に配置し、焦点検出領域１１４Ｂを光学像１１５Ｂの中心よりも光学像１１５Ａ側に配置しても、焦点検出が可能である。

図６は、本実施形態に係る焦点検出領域１１４Ａ，１１４Ｂの詳細を示す平面図である。図６では、焦点検出領域１１４Ａの終端画素１１７，１１８と、焦点検出領域１１４Ａの有効範囲１１４Ｃおよび有効画素端１２１，１２２をそれぞれ示す。焦点検出領域１１４Ａにおいて、焦点検出領域１１４Ｂに近い終端画素を終端画素１１７とし、その反対側に位置する終端画素を終端画素１１８とする。有効範囲１１４Ｃにおいて、焦点検出領域１１４Ｂに近い有効画素端を第１の有効画素端１２１とし、その反対側に位置する有効画素端を第２の有効画素端１２２とする。

また、図６には焦点検出領域１１４Ｂの終端画素１１９，１２０と、焦点検出領域１１４Ｂの有効範囲１１４Ｄおよび有効画素端１２３，１２４をそれぞれ示している。焦点検出領域１１４Ｂにおいて、焦点検出領域１１４Ａに近い終端画素を終端画素１１９とし、その反対側に位置する終端画素を終端画素１２０とする。焦点検出領域１１４Ｂにおいて、焦点検出領域１１４Ａに近い有効画素端を第３の有効画素端１２３とし、その反対側に位置する有効画素端を第４の有効画素端１２４とする。本実施形態では、焦点検出領域１１４Ａにおける終端画素１１７が第１の終端画素であり、終端画素１１８が第２の終端画素である。また焦点検出領域１１４Ｂにおける終端画素１１９が第３の終端画素であり、終端画素１２０が第４の終端画素である。

図４に示す通り、焦点検出領域は光学像より外側まで配置される。そのため、光学像より外側の画素は焦点検出に使用できない。そこで、制御部８０は焦点検出に使用する有効範囲を示す調整値のデータを記憶部から取得する。この調整値については、例えば生産工程において記憶部に書き込む処理が行われる。具体的には、均一輝度面を観測し、焦点検出領域の光量が所定値以上で十分となる画素番号（画素位置情報）を調整値として使用する。

以下、焦点検出領域の有効範囲１１４Ｃ，１１４Ｄの決定方法について説明する。
焦点検出領域の有効範囲は、焦点検出領域１１４Ａ、１１４Ｂに対する光学像１１５Ａ，１１５Ｂの位置を検出することで行われる。図５を用いて説明した通り、被写体像は光学像の内側に偏って結像している。それにより、図４を用いて説明した通り、焦点検出領域１１４Ａは光学像１１５Ａの中心よりも光学像１１５Ｂ側に配置され、焦点検出領域１１４Ｂは光学像１１５Ｂの中心よりも光学像１１５Ａ側に配置されている。

焦点検出領域１１４Ａ，１１４Ｂと光学像１１５Ａ，１１５Ｂとの位置関係については、図４に示すように、第１の終端画素１１７が光学像１１５Ａの外側に配置されている。このため、焦点検出領域１１４Ａにて光学像１１５Ａの端部を検出することで第１の有効画素端１２１を決定できる。また、第３の終端画素１１９が光学像１１５Ｂの外側に配置されている。このため、焦点検出領域１１４Ｂにて光学像１１５Ｂの端部を検出することで第３の有効画素端１２３を決定できる。

第４の有効画素端１２４は、第１の有効画素端１２１から、被写体像の間隔１２７だけ離れた領域に位置する画素である。有効画素端１２１と有効画素端１２４は、被写体の同一領域を検出する。また、第２の有効画素端１２２は、第３の有効画素端１２３から被写体像の間隔１２７だけ離れた領域に位置する画素である。有効画素端１２３と有効画素端１２２は、被写体の同一領域を検出する。この場合、被写体像の間隔１２７は、焦点検出装置１００の設計値から求められる。
これにより、光学像１１５Ａ，１１５Ｂの両側の光学像端部を検出せずに有効範囲１１４Ｃ、１１４Ｄを決定することができる。よって、終端画素１１８が光学像１１５Ａの内側であって、終端画素１２０が光学像１１５Ｂの内側であったとしても、有効範囲１１４Ｃ，１１４Ｄを適切に決定することができる。こうして決定された有効範囲を示すデータは、調整値として制御部の記憶部に書き込まれる。

制御部８０は有効範囲１１４Ｃ，１１４Ｄのデータを調整値として記憶部に保持しているので、当該有効範囲での焦点検出を実行できる。すなわち焦点検出素子１１４上に形成される光学像１１５Ａ、１１５Ｂの情報を、最大限に焦点検出に用いることが可能となる。よって、広視野での焦点検出が可能となる。また、終端画素１１８が光学像１１５Ａの内側であって、終端画素１２０が光学像１１５Ｂの内側であっても、有効範囲１１４Ｃ，１１４Ｄを適切に決定できるため、焦点検出素子１１４の小型化に寄与する。
本実施形態によれば、検出精度の低下や大型化を回避しつつ、広視野での焦点検出を実現できる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態に係る焦点検出装置の基本的構成は第１実施形態の場合と同様であるため、既に使用した符号を用いることで各部についての詳細な説明を省略する。このような説明の省略の仕方は後述の実施形態でも同様である。
以下では、第１実施形態との相違点である、焦点検出領域１１４Ａ，１１４Ｂおよび光学像１１５Ａ，１１５Ｂの配置について説明する。

図７は、本実施形態に係る焦点検出領域１１４Ａ，１１４Ｂと光学像１１５Ａ，１１５Ｂとの位置関係を示す概略平面図である。領域１１６Ａ，１１６Ｂは、視野マスク１１０が撮像レンズ１０の予定結像面１１と異なる面に配置されることによって生じる、視野マスク１１０の暈け領域である。暈け領域１１６Ａと１１６Ｂは部分的に重複しており、両者は重複領域１２８を形成している。暈け領域１１６Ａは光学像１１５Ａの外側の外周部分を含んで位置する第１の暈け領域である。また、暈け領域１１６Ｂは光学像１１５Ｂの外側の外周部分を含んで位置する第２の暈け領域である。

終端画素１１７，１１９はいずれも重複領域１２８内に配置されている。また終端画素１１８は光学像１１５Ａの内側に配置され、終端画素１２０は光学像１１５Ｂの内側に配置されている。終端画素１１７が重複領域１２８内に配置されているため、例えば均一輝度面などを被写体とすることで、焦点検出領域１１４Ａにて、光の強度に基づいて重複領域１２８、暈け領域１１６Ａ、光学像１１５Ａを判別可能である。これにより、有効画素端１２１を決定できる。また、終端画素１１９が重複領域１２８内に配置されているため、例えば均一輝度面などを被写体とすることで、焦点検出領域１１４Ｂにて、光の強度に基づいて重複領域１２８、暈け領域１１６Ｂ、光学像１１５Ｂを判別可能である。これにより、有効画素端１２３を決定できる。なお、第１実施形態の場合と同様、有効画素端１２１と有効画素端１２４は、被写体の同一領域を検出し、有効画素端１２２と有効画素端１２３は、被写体の同一領域を検出する。

本実施形態でも、第１実施形態と同様に、光学像１１５Ａ，１１５Ｂの両側の光学像端部を検出せずに有効範囲１１４Ｃ、１１４Ｄを決定できる。このため、終端画素１１８が光学像１１５Ａの内側であって、終端画素１２０が光学像１１５Ｂの内側であっても、有効範囲１１４Ｃ，１１４Ｄを適切に決定可能である。また、暈け領域１１６Ａ，１１６Ｂと重複領域１２８の光の強度を検出することで、重複領域１２８を有効範囲１１４Ｃ，１１４Ｄから適切に除外することができる。よって、検出精度の低下や大型化を回避しつつ、広視野での焦点検出を実現できる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態を説明する。本実施形態に係る焦点検出装置の基本的構成は第１実施形態と同様である。よって、第１実施形態と相違する、焦点検出領域１１４Ａ，１１４Ｂと光学像１１５Ａ，１１５Ｂとの配置について説明する。

図８は、本実施形態に係る焦点検出領域１１４Ａ，１１４Ｂと光学像１１５Ａ，１１５Ｂとの位置関係を示す概略平面図である。領域１１６Ａ，１１６Ｂは、視野マスク１１０が撮像レンズ１０の予定結像面１１と異なる面に配置されることによって生じる、視野マスク１１０の暈け領域である。光学像１１５Ａと１１５Ｂが重複しており、両者は重複領域１２８を形成している。また、光学像１１５Ａと暈け領域１１６Ｂが重複しており、両者は重複領域１２９を形成している。そして光学像１１５Ｂと暈け領域１１６Ａが重複しており、両者は重複領域１３０を形成している。暈け領域１１６Ａは光学像１１５Ａの外側の外周部分を含んで位置する第１の暈け領域である。また暈け領域１１６Ｂは光学像１１５Ｂの外側の外周部分を含んで位置する第２の暈け領域である。

終端画素１１７，１１９は重複領域１２８内に配置されている。終端画素１１８は光学像１１５Ａの内側に配置され、終端画素１２０は光学像１１５Ｂの内側に配置されている。
終端画素１１７が重複領域１２８の内側に配置されているため、例えば均一輝度面などを被写体とすることで、焦点検出領域１１４Ａにて、光の強度に基づいて重複領域１２８、重複領域１２９、光学像１１５Ａを判別可能である。これにより、有効画素端１２１を決定できる。また、終端画素１１９が重複領域１２８の内側に配置されているため、例えば均一輝度面などを被写体とすることで、焦点検出領域１１４Ｂにて、光の強度に基づいて重複領域１２８、重複領域１３０、光学像１１５Ｂを判別可能である。これにより、有効画素端１２３を決定できる。

本実施形態でも第１実施形態と同様、光学像１１５Ａ，１１５Ｂの両側の光学像端部を検出せずに有効範囲１１４Ｃ、１１４Ｄを決定できる。このため、終端画素１１８が光学像１１５Ａの内側であって、終端画素１２０が光学像１１５Ｂの内側であっても、有効範囲１１４Ｃ，１１４Ｄを適切に決定できる。また、重複領域１２８，１２９，１３０の光の強度を検出することで、重複領域１２８，１２９，１３０を有効範囲１１４Ｃ，１１４Ｄから適切に除外することが可能となる。よって、検出精度の低下や大型化を回避しつつ、広視野での焦点検出を実現できる。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態を説明する。本実施形態では、第１ないし第３実施形態と異なり、複数対の焦点検出領域を有する。また、調整値を記憶する記憶部は、複数対の焦点検出領域のそれぞれに対応した複数の記憶領域（８０Ａ１，８０Ｂ１，８０Ａ２，８０Ｂ２）を有している。その他の構成や焦点検出のための動作については、第１実施形態の場合と同様であるため、それらの詳細な説明を省略する。

図９は、本実施形態における複数の焦点検出領域と光学像との位置関係を示す概略平面図である。本実施形態では、視野マスク１１０の光学像が焦点検出領域に対して傾いている構成を例示して、複数の記憶領域に記憶される調整値について説明する。
複数の焦点検出領域１１４Ａ，１１４Ｂ，１５０Ａ，１５０Ｂは、それぞれ複数の画素で構成される。以下では、各焦点検出領域がそれぞれ９９画素（Ｎｏ１からＮｏ９９参照）から構成される例を説明する。
光学像の傾きは、例えば視野マスク１１０の開口形状の加工誤差や、視野マスク１１０の位置ズレもしくは傾き、またはフィールドレンズ１１１、再結像レンズユニット１１３による光学的な歪みによって生じる。

次に、各記憶領域に記憶される調整値について説明する。調整値のデータは、第１ないし第３実施形態の場合と同様に、例えば生産工程において各記憶領域に書き込まれる。具体的には、均一輝度面を観測する場合、各焦点検出領域の光量が十分（所定値以上）となる画素番号を調整値として使用する。各焦点検出領域のどの画素から光量が十分になるかについては、機構部や光学的な公差によって、個体ごとに異なる。

図９に示す例では下記の配置である。
・焦点検出領域１１４Ａでは、画素Ｎｏ４〜Ｎｏ９５が光学像１１５Ａの内側にある。
・焦点検出領域１１４Ｂでは、画素Ｎｏ６〜Ｎｏ９７が光学像１１５Ｂの内側にある。
・焦点検出領域１５０Ａでは、画素Ｎｏ３〜Ｎｏ９４が光学像１１５Ａの内側にある。
・焦点検出領域１５０Ｂでは、画素Ｎｏ５〜Ｎｏ９６が光学像１１５Ｂの内側にある。

上記配置では、下記の調整値が記憶領域に記憶される。
・焦点検出領域１１４Ａの有効範囲の情報を記憶する記憶領域８０Ａ１には、画素Ｎｏ４〜Ｎｏ９５が有効範囲として記憶される。
・焦点検出領域１１４Ｂの有効範囲の情報を記憶する記憶領域８０Ｂ１には、画素Ｎｏ６〜Ｎｏ９７が有効範囲として記憶される。
・焦点検出領域１５０Ａの有効範囲の情報を記憶する記憶領域８０Ａ２には、画素Ｎｏ３〜Ｎｏ９４が有効範囲として記憶される。
・焦点検出領域１５０Ｂの有効範囲の情報を記憶する記憶領域８０Ｂ２には、画素Ｎｏ５〜Ｎｏ９６が有効範囲として記憶される。

以上のように、本実施形態の焦点検出装置は、複数の焦点検出領域のそれぞれに対応した複数の記憶領域を有している。具体的には、記憶領域８０Ａ１と記憶領域８０Ａ２といった、異なる焦点検出領域について、それぞれ異なる調整値が記憶されている。更に、記憶領域８０Ａ１と記憶領域８０Ｂ１といった、同一の焦点検出領域を分割した焦点検出領域についても、それぞれ異なる調整値が記憶されている。すなわち、複数の焦点検出領域のそれぞれに関して、異なる領域を有効範囲として焦点検出を行うことができる。よって、全ての焦点検出領域に対して、同一の調整値を用いる場合と比較して、より広い範囲を有効範囲として使用することができるので、広い範囲での焦点検出が可能となる。
なお、本実施形態では、焦点検出領域の両端の画素が光学像の外側にある構成を例に説明した。これに限らず、第１ないし第３実施形態のように、焦点検出領域の片側のみが光学像の外側となる構成にしてもよい。この場合、焦点検出センサをより小型化できる。

１０撮像レンズ
１１予定結像面
８０制御部
８０Ａ１，８０Ｂ１，８０Ａ２，８０Ｂ２記憶領域
１００焦点検出装置
１１０視野マスク
１１４焦点検出素子
１１４Ａ，１１４Ｂ，１５０Ａ，１５０Ｂ焦点検出領域
１１４Ｃ，１１４Ｄ有効範囲
１１５Ａ，１１５Ｂ光学像
１１７ないし１２０終端画素

Claims

結像光学系の射出瞳の異なる領域を通過して分割された複数の光束を光学部材により結像させた第１および第２の光学像をそれぞれ光電変換して、前記結像光学系の焦点検出を行う焦点検出装置を備える撮像装置であって、
前記焦点検出装置は、
結像される前記第１および第２の光学像の外形を決定する視野マスクと、
前記第１および第２の光学像をそれぞれ検出する複数対の焦点検出領域を有する焦点検出素子と、
前記複数対の焦点検出領域における有効範囲の位置を示すデータを調整値として、対応する複数の記憶領域にそれぞれ記憶する記憶手段と、
前記記憶手段から取得した前記調整値を用いて、前記複数対の焦点検出領域の有効範囲にて前記焦点検出素子が検出した信号から前記結像光学系の焦点状態を検出して焦点調節を制御する制御手段と、を備え、
前記焦点検出素子は前記複数対の焦点検出領域について、前記第１の光学像を検出する第１の焦点検出領域および前記第２の光学像を検出する第２の焦点検出領域をそれぞれ有し、前記第１の焦点検出領域にて前記第２の焦点検出領域の側に位置する終端画素および前記第２の焦点検出領域にて前記第１の焦点検出領域の側に位置する終端画素は、前記第１の光学像と前記第２の光学像とが重なった重複領域に配置されていることを特徴とする撮像装置。
結像光学系の射出瞳の異なる領域を通過して分割された複数の光束を光学部材により結像させた第１および第２の光学像をそれぞれ光電変換して、前記結像光学系の焦点検出を行う焦点検出装置を備える撮像装置であって、
前記焦点検出装置は、
結像される前記第１および第２の光学像の外形を決定する視野マスクと、
前記第１および第２の光学像をそれぞれ検出する複数対の焦点検出領域を有する焦点検出素子と、
前記複数対の焦点検出領域における有効範囲の位置を示すデータを調整値として、対応する複数の記憶領域にそれぞれ記憶する記憶手段と、
前記記憶手段から取得した前記調整値を用いて、前記複数対の焦点検出領域の有効範囲にて前記焦点検出素子が検出した信号から前記結像光学系の焦点状態を検出して焦点調節を制御する制御手段と、を備え、
前記焦点検出素子は前記複数対の焦点検出領域について、前記第１の光学像を検出する第１の焦点検出領域および前記第２の光学像を検出する第２の焦点検出領域をそれぞれ有し、前記第１の焦点検出領域にて前記第２の焦点検出領域の側に位置する終端画素および前記第２の焦点検出領域にて前記第１の焦点検出領域の側に位置する終端画素は、前記第１の光学像の外側に位置する、前記視野マスクの第１の暈け領域と、前記第２の光学像の外側に位置する、前記視野マスクの第２の暈け領域とが重なった重複領域に配置されていることを特徴とする撮像装置。
前記視野マスクは、前記結像光学系の予定結像面よりも前記焦点検出素子の側に配置され、
前記記憶手段は、前記第１の焦点検出領域にて前記第１の光学像の内側である有効範囲の位置を示すデータ、および前記第２の焦点検出領域にて前記第２の光学像の内側である有効範囲の位置を示すデータを調整値として記憶し、
前記制御手段は、前記記憶手段から取得した前記調整値を用いて、前記第１および第２の焦点検出領域の前記有効範囲にて前記焦点検出素子が検出した信号から前記結像光学系の焦点状態を検出して焦点調節を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
前記焦点検出素子において、前記第１の焦点検出領域には、前記第２の焦点検出領域の側に配置された終端画素が前記第１の光学像の外側に位置し、前記第２の焦点検出領域には、前記第１の焦点検出領域の側に配置された終端画素が前記第２の光学像の外側に位置していることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
前記制御手段は前記記憶手段から前記調整値を取得して、
前記第１の焦点検出領域にて前記第２の焦点検出領域の側に位置する第１の有効画素端、および前記第２の焦点検出領域とは反対側に位置する第２の有効画素端を決定するとともに、
前記第２の焦点検出領域にて前記第１の焦点検出領域の側に位置する第３の有効画素端、および前記第１の焦点検出領域とは反対側に位置する第４の有効画素端を決定することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記焦点検出素子は、前記第１の有効画素端および前記第４の有効画素端にて被写体の同一領域を検出し、前記第２の有効画素端および前記第３の有効画素端にて被写体の同一領域を検出することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
前記第１および第２の焦点検出領域は、前記結像光学系を通過した光束の分割方向に沿って延在することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の撮像装置。